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Capacitor Selection

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電路中電容的選擇

作者:佚名     來源:互聯網     點擊數: 6    更新時間:2007年 04月 04日   

通常音頻電路中包括濾波、耦合、旁路、分頻等電容,如何在電路中更有效地選擇使

用各種不同類型的電容器對音響音質的改善具有較大的影響。

1.濾波電容

整流後由於濾波用的電容器容量較大,故必須使用電解電容。濾波電容用於功率放

大器時,其值應為 10000μF以上,用於前置放大器時,容量為 1000μF左右即

可。當電源濾波電路直接供給放大器工作時,其容量越大音質越好。但大容量的電

容將使阻

抗從 10KHz附近開始上升。這時應採取幾個稍小電容並聯成大電容同時也應並聯

幾個薄膜電容,在大電容旁以抑制高頻阻抗的上升,如下圖所示。

圖 1 濾波電路的並聯

2.耦合電容

耦合電容的容量一般在 0.1μF ~ 1μF 之間,以使用雲母、 丙烯、陶瓷等損耗較小

的電容音質效果較好。

3.前置放大器、分頻器等

前置放大器、音頻控制器、分頻器上使用的電容,其容量在 100pF ~ 0.1μF之

間,而揚聲器分頻 LC網路一般採用 1μF~數 10μF之間容量較大的電容,目前高

檔分頻器中採用CBB電容居多。小容量時宜採用雲母,苯乙烯電容。而LC網路使

用的電容,容量較大,應使用金屬化塑膠薄膜或無極性電解電容器,其中無機性電

解電容如採用非蝕刻式,則更能獲取極佳音質。

電容的基礎知識

——————————————

一、電容的分類和作用

電容(Electric capacity),由兩個金屬極,中間夾有絕緣材料(介質)構成。由於

絕緣材料的不同,所構成的電容器的種類也有所不同:

按結構可分為:固定電容,可變電容,微調電容。

按介質材料可分為:氣體介質電容,液體介質電容,無機固體介質電容,有機固體

介質電容電解電容。

按極性分為:有極性電容和無極性電容。 我們最常見到的就是電解電容。

電容在電路中具有隔斷直流電,通過交流電的作用,因此常用於級間耦合、濾波、

去耦、旁路及信號調諧

二、電容的符號

電容的符號同樣分為國內標表示法和國際電子符號表示法,但電容符號在國內和國

際表示都差不多,唯一的區別就是在有極性電容上,國內的是一個空筐下面一根橫

線,而國際的就是普通電容加一個“+”符號代表正極。

三、電容的單位

電阻的基本單位是:F(法),此外還有 μF(微法)、pF(皮法),另外還有一

個用的比較少的單位,那就是:nF(),由於電容F的容量非常大,所以我們看

到的一般都是 μF、nF、pF的單位,而不是F的單位。他們之間的具體換算如下:

1F=1000000μF

1μF=1000nF=1000000pF

五、電容的耐壓 單位:V(伏特)

每一個電容都有它的耐壓值,這是電容的重要參數之一。普通無極性電容的標稱耐

壓值有:63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等,有極性電容的耐

壓值相對要比無極性電容的耐壓要低,一般的標稱耐壓值有:

4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。

六、電容的種類

電容的種類有很多,可以從原理上分為:無極性可變電容、無極性固定電容、有極

性電容等,從材料上可以分為:CBB電容(聚乙烯),滌綸電容、瓷片電容、雲母

電容、獨石電容、電解電容、鉭電容等。下表是各種電容的優缺點:

各種電容的優缺點:

極性 名稱 製作 優點 缺點

無 無感CBB電容 2層聚丙乙烯塑膠和 無感,高頻特性 不適合做大容量,

2層金屬箔交替夾雜 好,體積較小 價格比較高

然後捆綁而成。 耐熱性能較差。

無 CBB電容 2層聚乙烯塑膠和 有感,其他同上?br /> 2層金屬箔交替夾雜

然後捆綁而成。

無 瓷片電容 薄瓷片兩面渡金屬膜 體積小,耐壓高, 易碎!容量低

銀而成。 價格低,頻率高

(有一種是高頻電容)

無 雲母電容 雲母片上鍍兩層金屬 容易生產,技術 體積大,容量小,

薄膜 含量低 溫度穩定 (幾乎沒有用了)

性好

無 獨石電容 體積比CBB更小,

其他同CBB,有感

有 電解電容 兩片鋁帶和兩層絕緣 容量大。 高頻特性不好。

膜相互層疊,轉捆後

浸泡在電解液(含酸

性的合成溶液)中。

有 鉭電容 用金屬鉭作為正極, 穩定性好,容量大, 造價高。(一般

在電解質外噴上金屬 高頻特性好。 用於關鍵地方)

作為負極。

七、電容的標稱及識別方法

由於電容體積要比電阻大,所以一般都使用直接標稱法。如果是 10n,那麼就是

10nF,同樣 100p就是 100pF。如果是 4n7就是 4.7nF,不標單位的直接表示

法:用 1~4位元數位表示,即指數標識,容量單位為 pF,如獨石和一些瓷片電

容,一般就用指數形式,471就代表 47×10^1 pF=470pF。

瓷片電容也有直接標識容量的,單位就是 pF。

鉭電容,一般直接標識數值,常見單位莡F。

(電容數位標識部分由 pongo網友補充,在此表示感謝!)

色碼表示法:沿電容引線方向,用不同的顏色表示不同的數字,第一,二種環表示

電容量,第三種顏色表示有效數字後零的個數(單位為 pF)

顏色意義:黑=0、棕=1、紅=2、橙=3、黃=4、綠=5、藍=6、紫=7、灰=8、白=9。

電容的識別:看它上面的標稱,一般有標出容量和正負極,比如鉭電容上,有白線

的一端就是正極,另外像電解電容,就用引腳長短來區別正負極長腳為正,短腳為

負。

電阻電容序列值

電容容值系列

【單位 pF】

3 P 5 P 8 P 10 P 12 P 15 P 20 P 39 P 43 P 47 P 51 P 56 P 62 P 68 P 75 P 82 P 91 P 100P 120P 150P 180P 200P 220P 240P 270P 300P 330P 360P 390P 470P560P 620P 680P 750P

【單位 nF】

1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 10 15 18 22 27 33 39 56 68 82

【單位 uF】

0.1 0.15 0.22 0.33 0.47 1.0 (1.5) 2.2 3.3

電容的計算方法是這樣的:

AX表示A(一般兩位數)乘上 10的 x次方 pF,因此,104就是 0.1uF.

電阻的表示方法也是這樣的。

如 103的電阻表示 10 000歐姆,即 10K,102也就是 1K。

有的電容標號 474,那麼就表示 0.47uF加上一些:

電容的基本知識

從事電子電路設計開發的,既有有多年經驗的老手,也有剛入道的新手。每個人都

對單片機、DSP、嵌入式系統投入了大量的時間和精力去研究,但是對於電路設計

中應用最多、最廣泛的元器件--電容,又有多少人能搞的很清楚呢?而這正是很

多新手的疑惑之一,面對眾多的電容類型:鉭電解、鋁電解、獨石、薄膜、陶瓷、紙介

質等,各種各樣的封裝形式:貼片、針式、方塊、不規則等,不同的應用領域:去

耦、濾波、高頻、低頻、諧振、開關電源中的應用等,您是否能做出正確的選擇呢?建

議大家多加補充,一方面相互學習,另一方面對新手也是一個幫助。在下抛磚引

玉,引用其他網站的一些文章,(該網站名已經記不得了,現對其表示感謝)

名稱:聚酯(滌綸)電容(CL)

符號:

電容量:40p--4u

額定電壓:63--630V

主要特點:小體積,大容量,耐熱耐濕,穩定性差

應用:對穩定性和損耗要求不高的低頻電路

名稱:聚苯乙烯電容(CB)

符號:

電容量:10p--1u

額定電壓:100V--30KV

主要特點:穩定,低損耗,體積較大

應用:對穩定性和損耗要求較高的電路

名稱:聚丙烯電容(CBB)

符號:

電容量:1000p--10u

額定電壓:63--2000V

主要特點:性能與聚苯相似但體積小,穩定性略差

應用:代替大部分聚苯或雲母電容,用於要求較高的電路

名稱:雲母電容(CY)

符號:

電容量:10p--0。1u

額定電壓:100V--7kV

主要特點:高穩定性,高可靠性,溫度係數小

應用:高頻振盪,脈衝等要求較高的電路

名稱:高頻瓷介電容(CC)

符號:

電容量:1--6800p

額定電壓:63--500V

主要特點:高頻損耗小,穩定性好

應用:高頻電路

名稱:低頻瓷介電容(CT)

符號:

電容量:10p--4。7u

額定電壓:50V--100V

主要特點:體積小,價廉,損耗大,穩定性差

應用:要求不高的低頻電路

名稱:玻璃釉電容(CI)

符號:

電容量:10p--0。1u

額定電壓:63--400V

主要特點:穩定性較好,損耗小,耐高溫(200度)

應用:脈衝、耦合、旁路等電路

名稱:鋁電解電容

符號:

電容量:0。47--10000u

額定電壓:6。3--450V

主要特點:體積小,容量大,損耗大,漏電大

應用:電源濾波,低頻耦合,去耦,旁路等

名稱:但電解電容(CA)鈮電解電容(CN)

符號:

電容量:0。1--1000u

額定電壓:6。3--125V

主要特點:損耗、漏電小於鋁電解電容

應用:在要求高的電路中代替鋁電解電容

名稱:空氣介質可變電容器

符號:

可變電容量:100--1500p

主要特點:損耗小,效率高;可根據要求製成直線式、直線波長式、直線頻率式及

對數式等

應用:電子儀器,廣播電視設備等

名稱:薄膜介質可變電容器

符號:

可變電容量:15--550p

主要特點:體積小,重量輕;損耗比空氣介質的大

應用:通訊,廣播接收機等

名稱:薄膜介質微調電容器

符號:

可變電容量:1--29p

主要特點:損耗較大,體積小

應用:收錄機,電子儀器等電路作電路補償

名稱:陶瓷介質微調電容器

符號:

可變電容量:0。3--22p

主要特點:損耗較小,體積較小

應用:精密調諧的高頻振盪回路

獨石電容最大的缺點是溫度係數很高,做振盪器的穩漂讓人受不了,我們做的一個

555振盪器,電容剛好在 7805旁邊,開機後,用示波器看頻率,眼看著就慢慢變化,後

來換成滌綸電容就好多了.

獨石電容的特點:

電容量大、體積小、可靠性高、電容量穩定,耐高溫耐濕性好等。

應用範圍:

廣泛應用於電子精密儀器。各種小型電子設備作諧振、耦合、濾波、旁路。

容量範圍:

0.5PF--1UF

耐壓:二倍額定電壓。

裏面說獨石又叫多層瓷介電容,分兩種類型,1型

性能挺好,但容量小,一般小於 0。2U,另一種叫

II型,容量大,但性能一般。

就溫漂而言:

獨石為正溫糸數+130左右,CBB為負溫係數-230,用適當比例並聯使用,可使溫漂

降到很小.

就價格而言:

鉭,鈮電容最貴,獨石,CBB較便宜,瓷片最低,但有種高頻零溫漂黑點瓷片稍貴.雲母

電容Q值較高,也稍貴.

                                                          話說電容之一:電容的

作用

作為無源元件之一的電容,其作用不外乎以下幾種:

1、應用於電源電路,實現旁路、去藕、濾波和儲能的作用。下面分類詳

述之:

1)旁路

旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件,它能使穩壓器的輸出均

勻化,降低負載需求。 就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充

電,並向器件進行放電。 為儘量減少阻抗,旁路電容要儘量靠近負載

器件的供電電源管腳和地管腳。 這能夠很好地防止輸入值過大而導致

的地電位抬高和雜訊。地彈是地連接處在通過大電流毛刺時的電壓降。

2)去藕

去藕,又稱解藕。 從電路來說, 總是可以區分為驅動的源和被驅動的

負載。如果負載電容比較大, 驅動電路要把電容充電、放電, 才能完成

信號的跳變,在上升沿比較陡峭的時候, 電流比較大, 這樣驅動的電

流就會吸收很大的電源電流,由於電路中的電感,電阻(特別是晶片

管腳上的電感,會產生反彈),這

種電流相對于正常情況來說實際上就是一種雜訊,會影響前級的正常

工作,這就是所謂的“耦合”。去藕電容就是起到一個“電池”的作

用,滿足驅動電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。將旁路電容和

去藕電容結合起來將更容易理解。旁路電容實際也是去藕合的,只是旁

路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關雜訊提高一條低阻抗

泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據諧振頻率一般取

0.1μF、0.01μF 等;

而去耦合電容的容量一般較大,可能是 10μF 或者更大,依據電路中

分佈參數、以及驅動電流的變化大小來確定。旁路是把輸入信號中的干

擾作為濾除對象,而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除物件,防止干

擾信號返回電源。這應該是他們的本質區別。

3)濾波

從理論上(即假設電容為純電容)說,電容越大,阻抗越小,通過的

頻率也越高。但實際上超過 1μF 的電容大多為電解電容,有很大的電

感成份,所以頻率高後反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大

電解電容並聯了一個小電容,這時大電容通低頻,小電容通高頻。電容

的作用就是通高阻低,通高頻阻低

頻。電容越大低頻越容易通過,電容越大高頻越容易通過。具體用在濾

波中,大電容(1000μF)濾低頻,小電容(20pF)濾高頻。曾有網友

形象地將濾波電容比作“水塘”。由於電容的兩端電壓不會突變,由此

可知,信號頻率越高則衰減越大,可很形象的說電容像個水塘,不會

因幾滴水的加入或蒸發而引起水量的變化。它把電壓的變動轉化為電流

的變化,頻率越高,峰值電流就越大,從而緩衝了電壓。濾波就是充

電,放電的過程。

4)儲能

儲能型電容器通過整流器收集電荷,並將存儲的能量通過變換器引線

傳送至電源的輸出端。 電壓額定值為 40~450VDC、電容值在 220~

150 000μF 之間的鋁電解電容器(如EPCOS 公司的 B43504 或

B43505)是較為常用的。根據不同的電源要求,器件有時會採用串

聯、並聯或其組合的形式, 對於功率級超過 10KW 的電源,通常採用

體積較大的罐形螺旋端子電容器。

2、應用於信號電路,主要完成耦合、振盪/同步及時間常數的作用:

1)耦合

舉個例子來講,電晶體放大器發射極有一個自給偏壓電阻,它同時又

使信號產生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號耦合, 這個電阻就

是產生了耦合的元件,如果在這個電阻兩端並聯一個電容, 由於適當

容量的電容器對交流信號較小的阻抗,這樣就減小了電阻產生的耦合

效應,故稱此電容為去耦電容。

2)振盪/同步

包括RC、LC 振盪器及晶體的負載電容都屬於這一範疇。

3)時間常數

這就是常見的 R、C 串聯構成的積分電路。當輸入信號電壓加在輸入端

時,電容(C)上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而

減小。電流通過電阻(R)、電容(C)的特性通過下面的公式描述:

i = (V / R)e - (t / CR)

                                                  

                                                          話說電容之二:電容的

選擇

通常,應該如何為我們的電路選擇一顆合適的電容呢?筆者認為,應

基於以

下幾點考慮:

1、靜電容量;

2、額定耐壓;

3、容值誤差;

4、直流偏壓下的電容變化量;

5、雜訊等級;

6、電容的類型;

7、電容的規格。

那麼,是否有捷徑可尋呢?其實,電容作為器件的週邊元件,幾乎每

個器件的 Datasheet 或者Solutions,都比較明確地指明了週邊元件

的選擇參數,也就是說,據此可以獲得基本的器件選擇要求,然後再

進一步完善細化之。其實選用電容時不僅僅是只看容量和封裝,具體要

看產品所使用環境,特殊

的電路必須用特殊的電容。

下面是 chip capacitor 根據電介質的介電常數分類, 介電常數直接

影響電路的穩定性。NP0 or CH (K < 150): 電氣性能最穩定,

基本上不隨溫度﹑電壓與時間的改變而改變,適用於對穩定性要求高

的高頻電路。鑒於K 值較小,所以在 0402、0603、0805 封裝下很難

有大容量的電容。如 0603 一般最大的 10nF

以下。X7R or YB (2000 < K < 4000): 電氣性能較穩定,在溫度

﹑電壓與時間改變時性能的變化並不顯著(ΔC < ±10%)。適用於隔

直、偶合、旁路與對容量穩定性要求不太高的全頻鑒電路。Y5V or

YF(K > 15000): 容量穩定性較 X7R 差(ΔC < +20% ~ -

80%),容量﹑損耗對溫度、電壓等測試條件較感,但由於其K 值較

大,所以適用于一些容值要求較高的場合。

                                                        話說電容之三:電容的分

電容的分類方式及種類很多,基於電容的材料特性,其可分為以下幾

大類:

1、鋁電解電容

電容容量範圍為 0.1μF ~ 22000μF,高脈動電流、長壽命、大容量的

不二之選,廣泛應用於電源濾波、解藕等場合。

2、薄膜電容

電容容量範圍為 0.1pF ~ 10μF,具有較小公差、較高容量穩定性及

極低的壓電效應,因此是X、Y 安全電容、EMI/EMC 的首選。

3、鉭電容

電容容量範圍為 2.2μF ~ 560μF,低等效串聯電阻(ESR)、低等效

串聯電感(ESL)。脈動吸收、瞬態響應及雜訊抑制都優於鋁電解電

容,是高穩定電源的理想選擇。

4、陶瓷電容

電容容量範圍為 0.5pF ~ 100μF,獨特的材料和薄膜技術的結晶,

迎合了當今“更輕、更薄、更節能“的設計理念。

5、超級電容

電容容量範圍為 0.022F ~ 70F,極高的容值,因此又稱做“金電容

”或者“法拉電容”。主要特點是:超高容值、良好的充/放電特性,適

合於電能存儲和電源備份。缺點是耐壓較低,工作溫度範圍較窄。

                                                  話說電容之四:多層陶瓷電容

(MLCC)

對於電容而言,小型化和高容量是永恆不變的發展趨勢。其中,要數多

層陶瓷電容(MLCC)的發展最快。

多層陶瓷電容在便攜產品中廣泛應用極為廣泛,但近年來數位產品的

技術進步對其提出了新要求。例如,手機要求更高的傳輸速率和更高的

性能;基帶處理器要求高速度、低電壓;LCD 模組要求低厚度

(0.5mm)、大容量電容。 而汽車環境的苛刻性對多層陶瓷電容更有

特殊的要求:首先是耐高溫,放置於其中的多層陶瓷電容必須能滿足

150℃ 的工作溫度;其次是在電池電路上需要短路失

效保護設計。也就是說,小型化、高速度和高性能、耐高溫條件、高可靠

性已成為陶瓷電容的關鍵特性。

陶瓷電容的容量隨直流偏置電壓的變化而變化。直流偏置電壓降低了介

電常數, 因此需要從材料方面,降低介電常數對電壓的依賴,優化直

流偏置電壓特性。應用中較為常見的是 X7R(X5R)類多層陶瓷電

容, 它的容量主要集中在 1000pF 以上,該類電容器主要性能指標是

等效串聯電阻(ESR),在高波紋電流的電源去耦、濾波及低頻信號耦

合電路的低功耗表現比較突出。另一類多層陶瓷電容是 C0G 類,它的

容量多在 1000pF 以下, 該類電容器主要性能指標是損耗角正切值

tgδ(DF)。傳統的貴金屬電極(NME)的 C0G

產品 DF 值範圍是 (2.0 ~ 8.0) × 10-4,而技術創新型賤金屬電極

(BME)的C0G 產品 DF 值範圍為 (1.0 ~ 2.5) × 10-4, 約是前

者的 31 ~ 50%。 該類產品在載有 T/R 模組電路的 GSM、CDMA、無

繩電話、藍牙、GPS 系統中低功耗特性較為顯著。較多用於各種高頻電

路,如振盪/同步器、計時器電路等。

                                               話說電容之五:鉭電容替代電解

電容的誤區

通常的看法是鉭電容性能比鋁電容好,因為鉭電容的介質為陽極氧化

後生成的五氧化二鉭,它的介電能力(通常用 ε 表示)比鋁電容的三

氧化二鋁介質要高。因此在同樣容量的情況下,鉭電容的體積能比鋁電

容做得更小。(電解電容的電容量取決於介質的介電能力和體積,在容

量一定的情況下,介電能力越高,體積

就可以做得越小,反之,體積就需要做得越大)再加上鉭的性質比較

穩定,所以通常認為鉭電容性能比鋁電容好。但這種憑陽極判斷電容性

能的方法已經過時了,目前決定電解電容性能的關鍵並不在於陽極,

而在於電解質,也就是陰極。因為不同的陰極和不同的陽極可以組合成

不同種類的電解電容,其性能也大不相同。採用同一種陽極的電容由於

電解質的不同,性能可以差距很大,總之陽極對於電容性能的影響遠

遠小於陰極。還有一種看法是認為鉭電容比鋁電容性能好,主要是由於

鉭加上二氧化錳陰極助威後才有明顯好於鋁電解液電容的表現。如果把

鋁電解液電容的陰極更換為二氧化錳, 那麼它的性能其實也能提升不

少。

可以肯定,ESR 是衡量一個電容特性的主要參數之一。 但是,選擇電

容,應避免 ESR 越低越好,品質越高越好等誤區。衡量一個產品,一

定要全方位、多角度的去考慮,切不可把電容的作用有意無意的誇大。

---以上引用了部分網友的經驗總結。

普通電解電容的結構是陽極和陰極和電解質,陽極是鈍化鋁,陰極是

純鋁,所以關鍵是在陽極和電解質。陽極的好壞關係著耐壓電介係數等

問題。一般來說,鉭電解電容的ESR 要比同等容量同等耐壓的鋁電解

電容小很多,高頻性能更好。如果那個電容是用在濾波器電路(比如中

心為 50Hz 的帶通濾波

器)的話,要注意容量變化後對濾波器性能(通帶...)的影響。

                                                      話說電容之六:旁路電容

的應用問題

嵌入式設計中,要求 MCU 從耗電量很大的處理密集型工作模式進入

耗電量很少的空閒/休眠模式。這些轉換很容易引起線路損耗的急劇增

加,增加的速率很高,達到 20A/ms 甚至更快。通常採用旁路電容來

解決穩壓器無法適應系統中高速器件引起的負載變化,以確保電源輸

出的穩定性及良好的瞬態回應。旁路電容是為本地器件提供能量的儲能

器件,它能使穩壓器的輸出均勻化,降低負載需求。就像小型可充電電

池一

樣,旁路電容能夠被充電,並向器件進行放電。為儘量減少阻抗,旁路

電容要儘量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止

輸入值過大而導致的地電位抬高和雜訊。地彈是地連接處在通過大電流

毛刺時的電壓降。應該明白,大容量和小容量的旁路電容都可能是必需

的,有的甚至是多個陶瓷電容和鉭電容。這樣的組合能夠解決上述負載

電流或許為階梯變化所帶來的問題,而且還能提供足夠的去耦以抑制

電壓和電流毛刺。在負載變化非常劇烈的情況下,則需要三個或更多不

同容量的電容,以保證在穩壓器穩壓前提供足夠的電流。快速的瞬態過

程由高頻小容量電容來抑制,中速的瞬態過程由低頻大容量來抑制,

剩下則交給穩壓器完成了。還應記住一點,穩壓器也要求電容儘量靠近

電壓輸出端。

                                          話說電容之七:電容的等效串聯電阻

ESR

普遍的觀點是:一個等效串聯電阻(ESR)很小的相對較大容量的外

部電容能很好地吸收快速轉換時的峰值(紋波)電流。但是,有時這樣

的選擇容易引起穩壓器(特別是線性穩壓器 LDO)的不穩定,所以必

須合理選擇小容量和大容量電容的容值。永遠記住,穩壓器就是一個放

大器,放大器可能出現的各種情況

它都會出現。由於 DC/DC 轉換器的回應速度相對較慢,輸出去耦電容

在負載階躍的初始階段起主導的作用,因此需要額外大容量的電容來

減緩相對於 DC/DC 轉換器的快速轉換,同時用高頻電容減緩相對於

大電容的快速變換。通常,大容量電容的等效串聯電阻應該選擇為合適

的值,以便使輸出電壓的峰值和毛刺在器件的Dasheet 規定之內。高

頻轉換中,小容量電容在 0.01μF 到 0.1μF 量級就能很好滿足要求。

表貼陶瓷電容或者多層陶瓷電容(MLCC)具有更小的 ESR。另外,

在這些容值下,它們的體積和 BOM 成本都比較合理。如果局部低頻去

耦不充分,則從低頻向高頻轉換時將引起輸入電壓降低。電壓下降過程

可能持續數毫秒,時間長短主要取決於穩壓器調節增益和提供較大負

載電流的時間。用 ESR 大的電容並聯比用 ESR 恰好那麼低的單個電

容當然更具成本效益。然而,這需要你在 PCB 面積、器件數目與成本之

間尋求折衷。

                                                       話說電容之八:電解電容

的電參數

這裏的電解電容器主要指鋁電解電容器,其基本的電參數包括下列五

點:

1、電容值

電解電容器的容值,取決於在交流電壓下工作時所呈現的阻抗。因此容

值,也就是交流電容值,隨著工作頻率、電壓以及測量方法的變化而變

化。在標準 JISC 5102 規定:鋁電解電容的電容量的測量條件是在頻

率為 120Hz,最大交流電壓為 0.5Vrms,DC bias 電壓為 1.5 ~

2.0V 的條件下進行。可以斷言,鋁電解電容器的容量隨頻率的增加而

減小。

2、損耗角正切值 Tan δ

在電容器的等效電路中,串聯等效電阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比稱之

為 Tan δ, 這裏的 ESR 是在 120Hz 下計算獲得的值。顯然,Tan δ

隨著測量頻率的增加而變大,隨測量溫度的下降而增大。

3、阻抗 Z

在特定的頻率下,阻礙交流電流通過的電阻即為所謂的阻抗(Z)。它

與電容等效電路中的電容值、電感值密切相關,且與 ESR 也有關係。

Z = √ [ESR2 + (XL - XC)2 ]

式中,XC = 1 / ωC = 1 / 2πfC

XL = ωL = 2πfL

電容的容抗(XC)在低頻率範圍內隨著頻率的增加逐步減小,頻率繼

續增加達到中頻範圍時電抗(XL)降至 ESR 的值。當頻率達到高頻範

圍時感抗(XL)變為主導,所以阻抗是隨著頻率的增加而增加。

4、漏電流

電容器的介質對直流電流具有很大的阻礙作用。然而,由於鋁氧化膜介

質上浸有電解液,在施加電壓時,重新形成的以及修復氧化膜的時候

會產生一種很小的稱之為漏電流的電流。通常,漏電流會隨著溫度和電

壓的升高而增大。

5、紋波電流和紋波電壓

在一些資料中將此二者稱做“漣波電流”和“漣波電壓”,其實就是

ripplecurrent,ripple voltage。 含義即為電容器所能耐受紋波電流

/電壓值。 它們和ESR 之間的關係密切,可以用下面的式子表示:

Urms = Irms × R

式中,Vrms 表示紋波電壓

Irms 表示紋波電流

R 表示電容的 ESR

由上可見,當紋波電流增大的時候,即使在 ESR 保持不變的情況下,

漣波電壓也會成倍提高。換言之,當紋波電壓增大時,紋波電流也隨之

增大,這也是要求電容具備更低 ESR 值的原因。疊加入紋波電流後,

由於電容內部的等效串連電阻(ESR)引起發熱,從而影響到電容器

的使用壽命。一般的,紋波電流與頻率成正比,因此低頻時紋波電流也

比較低。

                                            話說電容之九:電容器參數的基本

公式

1、容量(法拉)

英制: C = ( 0.224 × K · A) / TD

公制: C = ( 0.0884 × K · A) / TD

2、電容器中存儲的能量

E = . CV2

3、電容器的線性充電量

I = C (dV/dt)

4、電容的總阻抗(歐姆)

Z = √ [ RS

2 + (XC – XL)2 ]

5、容性電抗(歐姆)

XC = 1/(2πfC)

6、相位角 Ф

理想電容器:超前當前電壓 90o

理想電感器:滯後當前電壓 90o

理想電阻器:與當前電壓的相位相同

7、耗散係數 (%)

D.F. = tan δ (損耗角)

= ESR / XC

= (2πfC)(ESR)

8、品質因素

Q = cotan δ = 1/ DF

9、等效串聯電阻ESR(歐姆)

ESR = (DF) XC = DF/ 2π

10、功率消耗

Power Loss = (2πfCV2) (DF)

11、功率因數

PF = sin δ (loss angle) – cos Ф (相位角)

12、均方根

rms = 0.707 × Vp

13、千伏安KVA (千瓦)

KVA = 2πfCV2 × 10-3

14、電容器的溫度係數

T.C. = [ (Ct – C25) / C25 (Tt – 25) ] × 106

15、容量損耗(%)

CD = [ (C1 – C2) / C1 ] × 100

16、陶瓷電容的可靠性

L0 / Lt = (Vt / V0) X (Tt / T0)Y

17、串聯時的容值

n 個電容串聯:1/CT = 1/C1 + 1/C2 + …. + 1/Cn

兩個電容串聯:CT = C1 · C2 / (C1 + C2)

18、並聯時的容值

CT = C1 + C2 + …. + Cn

19、重複次數(Againg Rate)

A.R. = % ΔC / decade of time

上述公式中的符號說明如下:

K = 介電常數

A = 面積

TD = 絕緣層厚度

V = 電壓

t = 時間

RS = 串聯電阻

f = 頻率

L = 電感感性係數

δ = 損耗角

Ф = 相位角

L0 = 使用壽命

Lt = 試驗壽命

Vt = 測試電壓

V0 = 工作電壓

Tt = 測試溫度

T0 = 工作溫度

X , Y = 電壓與溫度的效應指數。

                                          話說電容之十:電源輸入端的X,Y

安全電容

在交流電源輸入端,一般需要增加三個電容來抑制EMI 傳導干擾。交

流電源的輸入一般可分為三根線:火線(L)/零線(N)/地線(G)。

在火線和地線之間及在零線和地線之間並接的電容,一般稱之為 Y 電

容。這兩個Y電容連接的位置比較關鍵,必須需要符合相關安全標準,

以防引起電子設備漏電或機殼帶電,容易危及人身安全及生命,所以

它們都屬於安全電容,要求電容值不能偏大,而耐壓必須較高。一般

地,工作在亞熱帶的機器,要求對地漏電電流不能超過 0.7mA;工作

在溫帶機器,要求對地漏電電流不能超過 0.35mA。因此,Y 電容的總

容量一般都不能超過 4700pF。

特別提示:Y 電容為安全電容,必須取得安全檢測機構的認證。Y 電容

的耐壓一般都標有安全認證標誌和AC250V 或AC275V 字樣,但其

真正的直流耐壓高達 5000V 以上。因此,Y 電容不能隨意使用標稱耐

壓AC250V,或DC400V之類的普通電容來代用。在火線和零線抑制

之間並聯的電容,一般稱之為X 電容。由於這個電容連接的位置也比

較關鍵,同樣需要符合安全標準。因此,X 電容同樣也屬於安全電容之

一。X 電容的容值允許比 Y 電容大,但必須在X 電容的兩端並聯一個

安全電阻,用於防止電源線拔插時,由於該電容的充放電過程而致電

源線插頭長時間帶電。安全標準規定,當正在工作之中的機器電源線被

拔掉時,在兩秒鐘內,電源線插頭兩端帶電的電壓(或對地電位)必須

小於原來額定工作電壓的 30%。同理,X 電容也是安全電容,必須取

得安全檢測機構的認證。X 電容的耐壓一般都標有安全認證標誌和

AC250V 或AC275V 字樣,但其真正的直流耐壓高達 2000V 以

上,使用的時候不要隨意使用標稱耐壓AC250V,或DC400V 之類

的的普通電容來代用。X 電容一般都選用紋波電流比較大的聚脂薄膜類

電容,這種電容體積一般都很大,但其允許瞬間充放電的電流也很

大,而其內阻相應較小。普通電容紋波電流的指標都很低,動態內阻較

高。用普通電容代替X 電容,除了耐壓條件不能滿足以外,一般紋波

電流指標也是難以滿足要求的。實際上,僅僅依賴於 Y 電容和X 電容

來完全濾除掉傳導干擾信號是不太可能的。因為干擾信號的頻譜非常

寬,基本覆蓋了幾十KHz 到幾百MHz,甚至上千MHz 的頻率範

圍。通常,對低端干擾信號的濾除需要很大容量的濾波電容,但受到安

全條件的限制,Y 電容和X 電容的容量都不能用大;對高端干擾信號

的濾除,大容量電容的濾波性能又極差,特別是聚脂薄膜電容的高頻

性能一般都比較差,因為它是用捲繞工藝生產的,並且聚脂薄膜介質

高頻回應特性與陶瓷或雲母相比相差很遠,一般聚脂薄膜介質都具有

吸附效應,它會降低電容器的工作頻率,聚脂薄膜電容工作頻率範圍

大約都在 1MHz 左右,超過 1MHz 其阻抗將顯著增加。因此,為抑制

電子設備產生的傳導干擾,除了選用 Y 電容和X 電容之外,還要同時

選用多個類型的電感濾波器,組合起來一起濾除干擾。電感濾波器多屬

於低通濾波器,但電感濾波器也有很多規格類型,例如有:差模、共

模,以及高頻、低頻等。每種電感主要都是針對某一小段頻率的干擾信

號濾除而起作用,對其他頻率的干擾信號的濾除效果不大。通常,電感

量很大的電感,其線圈匝數較多,那麼電感的分佈電容也很大。高頻干

擾信號將通過分佈電容旁路掉。而且,導磁率很高的磁芯,其工作頻率

則較低。目前,大量使用的電感濾波器磁芯的工作頻率大多數都在

75MHz 以下。對於工作頻率要求比較高的場合,必須選用高頻環形磁

芯,高頻環形磁芯導磁率一般都不高,但漏感特別小,比如,非晶合

金磁芯,坡莫合金等。

關於旁路和耦合電容

關於旁路電容和耦合電容

從電路來說,總是存在驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大,驅動電路

要把電容充電、放電,才能完成信號的跳變,在上升沿比較陡峭的時候,電流比較

大,這樣驅動的電流就會吸收很大的電源電流,由於電路中的電感,電阻(特別是

晶片管腳上的電感,會產生反彈),這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種

雜訊,會影響前級的正常工作。這就是耦合。去藕電容就是起到一個電池的作用,

滿足驅動電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。旁路電容實際也是去藕合的,

只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關雜訊提高一條低阻抗泄防途

徑。高頻旁路電容一般比較小,根據諧振頻率一般是 0.1u,0.01u等,而去耦合電

容一般比較大,是 10u或者更大,依據電路中分佈參數,以及驅動電流的變化大小

來確定。   旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象,而去耦是把輸出信號的干擾

作為濾除物件,防止干擾信號返回電源。這應該是他們的本質區別。(轉)去耦電

容在積體電路電源和地之間的有兩個作用:一方面是本積體電路的蓄能電容,另一

方面旁路掉該器件的高頻雜訊。數位電路中典型的去耦電容值是 0.1μF。這個電容的

分佈電感的典型值是 5μH。0.1μF的去耦電容有 5μH的分佈電感,它的並行共振頻

率大約在 7MHz左右,也就是說,對於 10MHz以下的雜訊有較好的去耦效果,對

40MHz以上的雜訊幾乎不起作用。1μF、10μF的電容,並行共振頻率在 20MHz以

上,去除高頻雜訊的效果要好一些。每 10片左右積體電路要加一片充放電電容,或

1個蓄能電容,可選 10μF左右。最好不用電解電容,電解電容是兩層薄膜卷起來的,

這種卷起來的結構在高頻時表現為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容

的選用並不嚴格,可按C=1/F,即 10MHz取 0.1μF,100MHz取 0.01μF。分佈電

容是指由非形態電容形成的一種分佈參數。一般是指在印製板或其他形態的電路形

式,線上與線之間、印製板的上下層之間形成的電容。這種電容的容量很小,但可

能對電路形成一定的影響。在對印製板進行設計時一定要充分考慮這種影響,尤其

是在工作頻率很高的時候。也成為寄生電容,製造時一定會產生,只是大小的問題。

布高速 PCB時,過孔可以減少板層電容,但會增加電感。分佈電感是指在頻率提高

時,因導體自感而造成的阻抗增加.電容器選用及使用注意事項:1,一般在低頻耦

合或旁路,電氣特性要求較低時,可選用紙介、滌綸電容器;在高頻高壓電路中,

應選用雲母電容器或瓷介電容器;在電源濾波和退耦電路中,可選用電解電容器 。

2,在振盪電路、延時電路、音調電路中,電容器容量應盡可能與計算值一致。在各

種濾波及網(選頻網路),電容器容量要求精確;在退耦電路、低頻耦合電路中,

對同兩級精度的要求不太嚴格。3,電容器額定電壓應高於實際工作電壓,並要有

足夠的餘地,一般選用耐壓值為實際工作電壓兩倍以上的電容器。4,優先選用絕

緣電阻高,損耗小的電容器,還要注意使用環境。

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我們知道,一般我們所用的電容最重要的一點就是濾波和旁路,我在設計中也正是

這麼使用的。對於高頻雜波,一般我的經驗是不要過大的電容,因為我個人認為,

過大的電容雖然對於低頻的雜波過濾效果也許比較好,但是對於高頻的雜波,由於

其諧振頻率的下降,使得對於高頻雜波的過濾效果不很理想。所以電容的選擇不是

容量越大越好。

疑問點:

1。以上都是我的經驗,沒有理論證實,希望哪位可以在理論在幫忙解釋一下是否

正確。或者推薦一個網頁或者網站。

2。是不是超過了諧振頻率,其阻抗將大大增加,所以對高頻的過濾信號,其作用

就相對減小了呢?

3。理想的濾波點是不是在諧振頻率這點上???(沒有搞懂中)

4。以前只知道電容的旁路作用是隔直通交,現在具體於 PCB設計中,電容的這一

旁路作用具體體現在哪里?

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在用電容抑制電磁騷擾時,最容易忽視的問題就是電容引線對濾波效果的影響。電

容器的容抗與頻率成反比,正是利用這一特性,將電容並聯在信號線與地線之間起

到對高頻雜訊的旁路作用。然而,在實際工程中,很多人發現這種方法並不能起到

預期濾除雜訊的效果,面對頑固的電磁雜訊束手無策。出現這種情況的一個原因是

忽略了電容引線對旁路效果的影響。  實際電容器的電路模型是由等效電感

(ESL)、電容和等效電阻(ESR)構成的串聯網路。 理想電容的阻抗是隨著頻率

的升高降低,而實際電容的阻抗是圖 1所示的網路的阻抗特性,在頻率較低的時候,

呈現電容特性,即阻抗隨頻率的增加而降低,在某一點發生諧振,在這點電容的阻

抗等於等效串聯電阻 ESR。在諧振點以上,由於 ESL的作用,電容阻抗隨著頻率

的升高而增加,這是電容呈現電感的阻抗特性。在諧振點以上,由於電容的阻抗增

加,因此對高頻雜訊的旁路作用減弱,甚至消失。  電容的諧振頻率由ESL和C

共同決定,電容值或電感值越大,則諧振頻率越低,也就是電容的高頻濾波效果越

差。ESL除了與電容器的種類有關外,電容的引線長度是一個十分重要的參數,引

線越長,則電感越大,電容的諧振頻率越低。因此在實際工程中,要使電容器的引

線儘量短。

  根據 LC電路串聯諧振的原理,諧振點不僅與電感有關,還與電容值有關,電

容越大,諧振點越低。許多人認為電容器的容值越大,濾波效果越好,這是一種誤

解。電容越大對低頻干擾的旁路效果雖然好,但是由於電容在較低的頻率發生了諧

振,阻抗開始隨頻率的升高而增加,因此對高頻雜訊的旁路效果變差。表 1是不同

容量瓷片電容器的自諧振頻率,電容的引線長度是 1.6mm(你使用的電容的引線

有這麼短嗎?)。表 1電容值 自諧振頻率(MHz) 電容值 自諧振頻率(MHz)1m

F 1.7 820 pF 38.50.1m F 4 680 pF 42.50.01m F 12.6 560 pF 453300pF 19.3 470

pF 491800 pF 25.5 390 pF 541100pF 33 330 pF 60 儘管從濾除高頻雜訊的角度看,

電容的諧振是不希望的,但是電容的諧振並不是總是有害的。當要濾除的雜訊頻率

確定時,可以通過調整電容的容量,使諧振點剛好落在騷擾頻率上。

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從電路來說,總是存在驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大,驅動電路

要把電容充電、放電,才能完成信號的跳變,在上升沿比較陡峭的時候,電流比較

大,這樣驅動的電流就會吸收很大的電源電流,由於電路中的電感,電阻(特別是

晶片管腳上的電感,會產生反彈),這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種

雜訊,會影響前級的正常工作。這就是耦合。

去藕電容就是起到一個電池的作用,滿足驅動電路電流的變化,避免相互間的耦合

干擾。

旁路電容實際也是去藕合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開

關雜訊提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據諧振頻率一般是

0.1u,0.01u等,而去耦合電容一般比較大,是 10u或者更大,依據電路中分佈參

數,以及驅動電流的變化大小來確定。

去耦和旁路都可以看作濾波。正如 ppxp所說,去耦電容相當於電池,避免由於電

流的突變而使電壓下降,相當於濾紋波。具體容值可以根據電流的大小、期望的紋

波大小、作用時間的大小來計算。去耦電容一般都很大,對更高頻率的雜訊,基本

無效。旁路電容就是針對高頻來的,也就是利用了電容的頻率阻抗特性。電容一般

都可以看成一個RLC串聯模型。在某個頻率,會發生諧振,此時電容的阻抗就等於

其 ESR。如果看電容的頻率阻抗曲線圖,就會發現一般都是一個V形的曲線。具體

曲線與電容的介質有關,所以選擇旁路電容還要考慮電容的介質,一個比較保險的

方法就是多並幾個電容。

去耦電容在積體電路電源和地之間的有兩個作用:一方面是本積體電路的蓄能電容,

另一方面旁路掉該器件的高頻雜訊。數位電路中典型的去耦電容值是 0.1μF。這個電

容的分佈電感的典型值是 5μH。0.1μF的去耦電容有 5μH的分佈電感,它的並行共

振頻率大約在 7MHz左右,也就是說,對於 10MHz以下的雜訊有較好的去耦效果,

對 40MHz以上的雜訊幾乎不起作用。1μF、10μF的電容,並行共振頻率在 20MHz

以上,去除高頻雜訊的效果要好一些。每 10片左右積體電路要加一片充放電電容,

或 1個蓄能電容,可選 10μF左右。最好不用電解電容,電解電容是兩層薄膜卷起

來的,這種卷起來的結構在高頻時表現為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去

耦電容的選用並不嚴格,可按C=1/F,即 10MHz取 0.1μF,100MHz取 0.01μF。

一般來說,容量為 uf級的電容,象電解電容或鉭電容,他的電感較大,諧振頻率

較小,對低頻信號通過較好,而對高頻信號,表現出較強的電感性,阻抗較大,同

時,大電容還可以起到局部電荷池的作用,可以減少局部的干擾通過電源耦合出去;

容量為 0.001~0.1uf的電容,一般為陶瓷電容或雲母電容,電感小,諧振頻率高,

對高頻信號的阻抗較小,可以為高頻干擾信號提供一條旁路,減少外界對該局部的

耦合干擾

在電子電路中,去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用,電容所處的位置不同,

稱呼就不一樣了。

對於同一個電路來說,旁路(bypass)電容是把輸入信號中的高頻雜訊作為濾除

對象,把前級攜帶的高頻雜波濾除,而去耦(decoupling,也稱退耦)電容是把輸

出信號的干擾作為濾除對象。

在供電電源和地之間也經常連接去耦電容,它有三個方面的作用:一是作為本積體

電路的蓄能電容;二是濾除該器件產生的高頻雜訊,切斷其通過供電回路進行傳播

的通路;三是防止電源攜帶的雜訊對電路構成干擾。

我來總結一下,旁路實際上就是給高頻干擾提供一個到地的能量釋放途徑,不同的

容值可以針對不同的頻率干擾。所以一般旁路時常用一個大貼片加上一個小貼片並

聯使用。對於相同容量的電容的Q值我認為會影響旁路時高頻干擾釋放路徑的阻抗,

直接影響旁路的效果,對於旁路來說,希望在旁路作用時,電容的等效阻抗越小越

好,這樣更利於能量的排泄。

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

數位電路輸出信號電平轉換過程中會產生很大的衝擊電流,在供電線

和電源內阻上產生較大的壓降,使供電電壓產生跳變,產生阻抗雜訊(亦

稱開關雜訊),形成干擾源。

一、衝擊電流的產生:

(1)輸出級控制正負邏輯輸出的管子短時間同時導通,產生瞬態尖峰電流

(2)受負載電容影響,輸出邏輯由“0”轉換至“1”時,由於對負載電容的充

  電而產生瞬態尖峰電流。

  瞬態尖峰電流可達 50ma,動作時間大約幾 ns至幾十 ns。

二、降低衝擊電流影響的措施:

(1)降低供電電源內阻和供電線阻抗

(2)匹配去耦電容

三、何為去耦電容

  在 ic(或電路)電源線端和地線端加接的電容稱為去耦電容。

四、去耦電容如何取值

  去耦電容取值一般為 0.01~0.1uf,頻率越高,去耦電容值越小。

五、去耦電容的種類

(1)獨石 (2)玻璃釉 (3)瓷片 (4)鉭

六、去耦電容的放置

  去耦電容應放置於電源入口處,連線應盡可能短。

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

旁路電容不是理論概念,而是一個經常使用的實用方法,在 50 -- 60年代,這個詞

也就有它特有的含義,現在已不多用。電子管或者電晶體是需要偏置的,就是決定

工作點的直流供電條件。例如電子管的柵極相對於陰極往往要求加有負壓,為了在

一個直流電源下工作,就在陰極對地串接一個電阻,利用板流形成陰極的對地正電

位元,而柵極直流接地,這種偏置技術叫做“自偏”,但是對(交流)信號而言,

這同時又是一個負反饋,為了消除這個影響,就在這個電阻上並聯一個足夠大的點

容,這就叫旁路電容。後來也有的資料把它引申使用於類似情況。

去耦電容在積體電路電源和地之間的有兩個作用:一方面是本積體電路的蓄能電容,

另一方面旁路掉該器件的高頻雜訊。數位電路中典型的去耦電容值是 0.1μF。這個電

容的分佈電感的典型值是 5μH。0.1μF的去耦電容有 5μH的分佈電感,它的並行共

振頻率大約在 7MHz左右,也就是說,對於 10MHz以下的雜訊有較好的去耦效果,

對 40MHz以上的雜訊幾乎不起作用。1μF、10μF的電容,並行共振頻率在 20MHz

以上,去除高頻雜訊的效果要好一些。每 10片左右積體電路要加一片充放電電容,

或 1個蓄能電容,可選 10μF左右。最好不用電解電容,電解電容是兩層薄膜卷起

來的,這種卷起來的結構在高頻時表現為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去

耦電容的選用並不嚴格,可按C=1/F,即 10MHz取 0.1μF,100MHz取 0.01μF。

一般來說,容量為 uf級的電容,象電解電容或鉭電容,他的電感較大,諧振頻率

較小,對低頻信號通過較好,而對高頻信號,表現出較強的電感性,阻抗較大,同

時,大電容還可以起到局部電荷池的作用,可以減少局部的干擾通過電源耦合出去;

容量為 0.001~0.1uf的電容,一般為陶瓷電容或雲母電容,電感小,諧振頻率高,

對高頻信號的阻抗較小,可以為高頻干擾信號提供一條旁路,減少外界對該局部的

耦合干擾

旁路是把前級或電源攜帶的高頻雜波或信號濾除;去藕是為保正輸出端的穩定輸出

(主要是針對器件的工作)而設的“小水塘”,在其他大電流工作時保證電源的波

動範圍不會影響該電路的工作;補充一點就是所謂的藕合:是在前後級間傳遞信號

而不互相影響各級靜態工作點的元件

有源器件在開關時產生的高頻開關雜訊將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就

是提供一個局部的直流電源給有源器件,以減少開關雜訊在板上的傳播和將雜訊引

導到地。

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在電子電路中,去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用,電容所處的位置不同,

稱呼就不一樣了。

 

旁路電容

可將混有高頻電流和低頻電流的交流電中的高頻成分旁路掉的電容,稱做“旁路電

容”。

例如當混有高頻和低頻的信號經過放大器被放大時,要求通過某一級時只允許低頻

信號輸入到下一級,而不需要高頻信號進入,則在該級的輸出端加一個適當大小的

接地電容,使較高頻率的信號很容易通過此電容被旁路掉(這是因為電容對高頻阻

抗小),而低頻信號由於電容對它的阻抗較大而被輸送到下一級放大

對於同一個電路來說,旁路(bypass)電容是把輸入信號中的高頻雜訊作為濾除

對象,把前級攜帶的高頻雜波濾除,而去耦(decoupling,也稱退耦)電容是把輸

出信號的干擾作為濾除對象。

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去耦電容在積體電路電源和地之間的有兩個作用:一方面是本積體電路的蓄能電容,

另一方面旁路掉該器件的高頻雜訊。數位電路中典型的去耦電容值是 0.1μF。這個電

容的分佈電感的典型值是 5μH。0.1μF的去耦電容有 5μH的分佈電感,它的並行共

振頻率大約在 7MHz左右,也就是說,對於 10MHz以下的雜訊有較好的去耦效果,

對 40MHz以上的雜訊幾乎不起作用。1μF、10μF的電容,並行共振頻率在 20MHz

以上,去除高頻雜訊的效果要好一些。每 10片左右積體電路要加一片充放電電容,

或 1個蓄能電容,可選 10μF左右。最好不用電解電容,電解電容是兩層薄膜卷起

來的,這種卷起來的結構在高頻時表現為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去

耦電容的選用並不嚴格,可按C=1/F,即 10MHz取 0.1μF,100MHz取 0.01μF。

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作為一名新手,經常接觸到旁路電容和去耦電容的概念,但卻搞不清楚他們的區別

和作用。

一般設計的板子上 IC 的每個電源管腳附近都會放置一個電容作去耦電容,以減小

電源阻抗??那麼此 IC的某些高速信號是否會把此電容作為高頻電流的旁路電容

呢?

請大俠詳細解釋一下旁路電容和去耦電容。

我認為去耦電容和旁路電容沒有本質的區別,電源系統的電容本來就有多種用途,從

為去除電源的耦合雜訊干擾的角度看,我們可以把電容稱為去耦電容(Decoupling),

如果從為高頻信號提供交流回路的角度考慮,我們可以稱為旁路電容(By-pass).而濾

波電容則更多的出現在濾波器的電路設計裏.電源管腳附近的電容主要是為了提供

瞬間電流,保證電源/地的穩定,當然,對於高速信號來說,也有可能把它作為低阻抗回

路,比如對於CMOS電路結構,在 0->1的跳變信號傳播時,回流主要從電源管腳流回,

如果信號是以地平面作為參考層的話,在電源管腳的附近需要經過這個電容流入電

源管腳.所以對於 PDS(電源分佈系統)的電容來說,稱為去耦和旁路都沒有關係,只要

我們心中瞭解它們的真正作用就行了.